陳志謀 張鑫鑫 徐坤 吳昌根 胡震之

摘要：醫(yī)院建筑是重大民生工程，鋼結構建筑以其獨特的優(yōu)勢，在全國逐步推廣到醫(yī)院等建筑類型。筆者結合自身多年的工作經(jīng)驗，參考了大量文獻資料，認為結構的振動控制主要包括兩個方面：一是結構承載的振動激勵源，即外來的干擾源;二是結構自身的動力特性（跨度、剛度）。本文探討了鋼結構建筑內(nèi)設備減振設計技術的運用，并歸納了通用的綜合措施。

關鍵詞：鋼結構 ?醫(yī)療建筑 ?減震技術 ?研究

Research on Shock Absorption Technology of Pipeline and Equipment in Steel Structure Medical Building

CHEN Zhimou?? ZHANG Xinxin? XU Kun? WU Changgen?? HU Zhenzhi

（China Construction Science and Industry Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong Province，? 518000 China）

Abstract： Hospital building is a major livelihood project. With its unique advantages， steel structure building has been gradually promoted to hospitals and other building types in the country. Combined with many years of working experience and referring to a large number of literature， the vibration control of the structure mainly includes two aspects： First one is the vibration excitation source of the structure， that is， the external interference source; The second is the dynamic characteristics of the structure itself （span， stiffness）. This paper discusses the application of vibration reduction design technology of equipment in steel structure buildings， and summarizes the general comprehensive measures.

Key Words： Steel structure; Medical building; Damping technology; Research

1 國家規(guī)范相關設計要求

對于環(huán)境噪聲限值標準，主要遵循兩大標準，分別為GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》和GB 22337-2008《社會生活環(huán)境噪聲》。對于醫(yī)院類功能性很強的建筑，對噪音和振動更能為敏感，設計需采取嚴格的保障措施來達標。通過對兩大標準的分析，醫(yī)院各個房間室內(nèi)允許噪聲聲級限制標準如表1所示^[1-3]。

國家標準還對機械設備噪音限值、控制限值、振動限制等方面做了詳盡的規(guī)定，此處不做詳細統(tǒng)計，僅如幾個對民用建筑常用的具體列表如表2所示。

2 鋼結構醫(yī)院減振設計技術

結構的振動控制主要包括兩個方面：一是結構承載的振動激勵源，即外來的干擾源;二是結構自身的動力特性（跨度、剛度）。建筑物自身振動頻率與外來振動激勵源振動頻率一致時會產(chǎn)生共振。當外來振動激勵源為一個持續(xù)穩(wěn)定的振動源時，共振會導致建筑物振幅逐步變大，結構的振動明顯。

2.1 設備設置區(qū)域和基礎的設計措施

西部某醫(yī)院的設計中，水泵房和消防泵房放在負二層，有效隔絕對主體醫(yī)療建筑的影響，核磁等重要機房設在負一層的塔樓范圍以外，使設備運行盡量減少對主體建筑的影響，同時冷凍機房設于負三層，與核磁等機房保證了安全隔離間距，有效地減少對重要儀器的振動影響。

通用技術匯總：（1）對于柴油發(fā)電機房、進排風機房等大振動設備機房應該優(yōu)先考慮放置在地下室，若放在樓面上應該遠離對噪聲要求高的房間。（2）建筑中冷凍機房中的水泵等振動源對于核磁共振成像設備會產(chǎn)生很大的影響，選擇核磁共振成像設備的安裝場地時應盡量遠離振動源。MRI等設備不僅需要滿足其電磁性能，還要考慮對振動條件的要求。（3）設計風冷熱泵機組制冷（熱）系統(tǒng)時， 為了得到理想的冷卻效果，通常都將熱泵機組布置在屋頂上。此時采用增加鋼架將設備架空，可有效避免設備與樓板直接接觸可能會產(chǎn)生的激增共振，從而可取得很好的隔振效果。（4）當鋼結構的設備支架的自振頻率與機器設備的振動頻率一致時會產(chǎn)生共振反應，應考慮此因素，選取合適的設備支架，防止支架的自振頻率與機器的自振頻率一致從而產(chǎn)生大幅度振動。（5）設計鋼結構框架之前應考慮結構兩側剛度要求，特別是要考慮增加支撐旋轉(zhuǎn)設備層水平方向剛度要求，也是剛性樓蓋形成的必要條件。因為旋轉(zhuǎn)設備臺座與精密儀表振動要求高，設計人員要考慮整體協(xié)調(diào)，盡可能把設備安裝在樓蓋剛度兩側，樓蓋的剛度中心振動頻率過小，容易產(chǎn)生共振。（6）柴發(fā)機房、設備機房位于地面以上時應注意避開敏感房間（如產(chǎn)房、病房等），如無法避開則需要做浮筑基礎隔振。

2.2 設備降噪對應措施

西部某醫(yī)院的設計中，公共區(qū)域大量采用穿孔鋁板墻面，風管等設備連接采用軟接頭，管道穿越房間處設置隔聲材料密封，有效完成吸音降噪功能。

通用技術匯總：醫(yī)院建筑對聲環(huán)境的要求較高，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，醫(yī)院中通風系統(tǒng)因噪聲太大而不使用的情況并不鮮見。要實現(xiàn)醫(yī)院室內(nèi)噪聲級要求，暖通空調(diào)系統(tǒng)、設備等需要采取一系列的消聲隔震與減震措施。

噪音消除的措施主要有吸音、隔聲和消聲。

各類措施根據(jù)不同的情況選擇單獨或組合使用，并且最好有專業(yè)聲學公司介入聯(lián)合設計，才能得到滿意的效果。降噪設計常用措施如下。（1）盡可能將通風設備安裝在機房內(nèi)，布置位置應遠離對噪聲敏感的房間。（2）機房墻體內(nèi)表面設置隔音棉、機房門應采用隔音措施。（3）通風管道、通風機組等設備的功率應采用產(chǎn)品的實測數(shù)值。（4）通過直流風道、彎頭、三通、異徑管、閥門、送風口和排氣口的氣流產(chǎn)生的再生噪音的聲功率級和自然衰減應根據(jù)每個倍頻帶的中心頻率進行計算和確定。（5）當通風系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲自然衰減達不到允許的噪聲標準時，應設置消音設備或采取相應消音措施。具體所需消音量應通過計算確定。（6）選擇消音設備時，應根據(jù)系統(tǒng)要求的消音量、噪聲的原始頻率特性、消音設備的聲學性能和空氣動力特性，選出最優(yōu)經(jīng)濟比來確定。（7）消音設備的布置應考慮風管內(nèi)部氣流的影響。消聲設備所在機房應考慮貼消音板以達到隔音要求。（8）風管穿過機房時預留孔洞會產(chǎn)生一定縫隙，應用具有隔聲功能的彈性材料填充。

2.3 設備減振對應措施

西部某醫(yī)院的設計中，水泵、風機組、冷水主機、醫(yī)療設備平臺等，大量采用了減隔振設施，將設備運行的振動影響減到最小。

通用技術匯總：減振措施也是設計要重點考慮的問題。隔振元件是安裝在基礎和設備下的質(zhì)量塊之間的隔振器或隔振材料，使設備與地基之間的剛性連接成為彈性支承，達到減振隔振的目的。設計時要考慮隔振要求安裝位置和允許空間等因素進行選擇，一般分成隔振器、隔震墊和柔性接管3類。常用的隔振元器件有金屬彈簧隔振器、橡膠隔振器、隔震墊、管道隔振4種，其原理實際均為阻尼減振。減振設計常用的措施如下。（1）當暖通空調(diào)系統(tǒng)的振動通過自然衰減仍然不能達到標準時，則應設置隔振器等其他隔振措施。（2）對于無隔振裝置的設備，當其轉(zhuǎn)速小于或等于1500r/min時，應選用彈簧隔振器;當轉(zhuǎn)速大于1500r/min時，根據(jù)設備振動強度以及環(huán)境要求，也可采用橡膠隔振器或隔振器。（3）選擇彈簧或橡膠隔振器時，宜按下列要求：①隔振器所承受最大荷載應低于允許工作荷載;②在基礎與隔振器中間應設置彈性隔震墊;③設備的運轉(zhuǎn)頻率與隔振器垂直方向的固有頻率之比，應不小于2.5，宜為4～5 ;④當共振振幅較大時，宜于阻尼大的材料聯(lián)合使用;⑤橡膠隔振器的壓縮變形應按制造商提供的極限壓縮量的1/3～1/2計算;⑥橡膠隔振器應避免太陽直接輻射或者與油類接觸，應計入環(huán)境溫度對橡膠隔振器壓縮變形量。（4）如果滿足以下要求之一，則應增加隔振座的質(zhì)量和尺寸：①設備的重心偏高;②設備重心不在重心且有較大偏離;③無法嚴格滿足隔振要求。（5）通風機的進出口管道應采用軟管連接。（6）受設備振動影響的管道下方應采用彈性橋架。（7）穿過病房的污水和雨水排水管道應使用靜音管^[4-6]。

3 結語

醫(yī)院建筑是重大民生工程，對噪聲和振動敏感，需要采用成套的技術措施進行詳盡控制，在設計環(huán)節(jié)就需要做全方位的考慮，傳統(tǒng)的設計院的技術力量已經(jīng)無法單獨完成，需結合聲學專業(yè)公司、減振設備專業(yè)廠家的力量，在設計階段對功能區(qū)的辨別、振動設備位置的設置、室內(nèi)降噪裝修標準、設備管路的綜合減振措施等方面，進行綜合、系統(tǒng)性的考慮，才能比較完善地達到國家的規(guī)定標準，交出業(yè)主和用戶滿意的作品。本文僅對此綜合舉措做了簡單的歸納，希望能給設計師在設計時提供初步的應對方向，有效減少重復研究工作。

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